La progettazione strutturale si basa sul calcolo dei carichi. La società di ingegneria Nishkian offre una descrizione succinta: “I carichi sono comunemente intesi come forze che causano sollecitazioni, deformazioni o accelerazioni. Questi carichi sono applicati a una struttura o ai suoi componenti che causano sollecitazioni o spostamenti”. Dal concetto generale di “carico” derivano due grandi categorie: carichi morti e carichi vivi. Come si differenziano?
CARI MORTI
In breve, il carico morto di una struttura comprende il suo peso completo, di solito misurato in libbre per piede quadrato, prima che vada in servizio. I pavimenti, le pareti, il tetto, le colonne, le scale, le attrezzature permanenti e qualsiasi arredamento fisso costituiscono un carico statico che normalmente non cambia nel corso della vita dell’edificio. Per citare ancora Nishkian: “
Pertanto, i calcoli per il carico morto prima che un edificio assuma i carichi aggiuntivi derivanti dall’occupazione o dall’uso, il peso dei suoi componenti e le pressioni applicate al suolo in direzione del basso devono includere il calcestruzzo per il sistema di fondazione, i materiali da costruzione previsti più qualsiasi attrezzatura di servizio come ascensori, unità HVAC e condotti, impianti idraulici, attrezzature fisse di produzione, ecc.
CARICHI VIVI
I carichi vivi si riferiscono alle forze dinamiche dall’occupazione e dall’uso previsto. Rappresentano le forze transitorie che possono essere spostate attraverso l’edificio o agire su qualsiasi elemento strutturale particolare. Misurati anche in psf, questi carichi includono il peso previsto di persone, mobili, elettrodomestici, automobili, attrezzature mobili e simili.
L’American Society of Civil Engineers (ASCE) richiede che i carichi vivi minimi nel progetto dovrebbero sempre superare i carichi vivi massimi previsti nel corso della vita dell’edificio nel caso in cui i carichi siano, in effetti, superati. Le linee guida ASCE prescrivono i carichi vivi in base alle categorie di occupazione e uso previsti per ogni tipo di edificio.
Perché i carichi vivi dipendono dalla resistenza strutturale, la conoscenza dell’uso esatto previsto dell’edificio è fondamentale. La potenza del carico morto, o la sua mancanza, spesso definisce quanto carico vivo può gestire. Il cemento armato crea i carichi morti più pesanti, ma sostiene anche il peso maggiore con la sua enorme resistenza alla compressione. L’acciaio strutturale offre molto meno carico morto e fornisce un supporto superiore per i carichi vivi negli edifici a più piani. Il legno naturale e quello artificiale poggiano relativamente poco sulle fondamenta, ma sostengono meno carichi vivi dell’acciaio e del calcestruzzo.
I carichi totali morti e vivi sono uguali al “carico di gravità” della struttura. Ma anche altri carichi agiscono sugli edifici.
CARICHI AMBIENTALI
Prima che un edificio possa passare i requisiti del codice, il progetto strutturale deve anche includere altri carichi dinamici che agiscono lateralmente. Questi carichi ambientali possono provenire da neve, vento, movimento del suolo e attività sismica. Naturalmente, i codici del Colorado Front Range sono leggeri sui controlli sismici, ma certamente tengono conto delle condizioni estreme di neve, vento e suolo.
Sicurezza contro economia
Quando si progettano abitazioni mono e plurifamiliari, edifici commerciali, al dettaglio, uffici, parcheggi, agricoli o industriali, il progettista affronta la sfida di soddisfare e superare i codici senza costruire troppo. Mentre la sicurezza dovrebbe sempre prevalere, la costruzione di un eccesso di forza strutturale (carico morto) aggiunge inutilmente al costo finale del progetto. Così, la scelta di sostenere e incorniciare con legno, acciaio, cemento o combinazioni, diventa un elemento critico nella progettazione. I carichi vivi che applicheranno una notevole pressione e/o attività all’interno della struttura, come ci si aspetterebbe da un parcheggio, possono richiedere il cemento. Tuttavia, quelli che portano meno peso o movimento interno, come quello di edifici per uffici a due piani, possono bastare con acciaio o legno. Prima di ottenere l’approvazione per la costruzione, dovete aver tenuto conto di tutti i carichi nel vostro progetto.
Fortunatamente, non è necessario partire da zero cercando di determinare i pesi dei materiali da costruzione, i carichi medi di occupazione e le forze ambientali comuni quando si inizia un progetto strutturale. Il patrimonio accumulato di conoscenze ingegneristiche e architettoniche si riunisce in programmi informatici di facile accesso come quelli usati dalla Barton Supply. Assicuratevi di consultarci per il vostro progetto. Possiamo assistervi con la stima, i disegni d’officina e la gestione del progetto!